营养学基础 维生素

营养学基础　维生素一、概述概念维生素（vitamin）是维持机体生命活动过程所必需的一类微量的低分子有机化合物。维生素的种类很多，化学结构各不相同，在生理上既不是构成各种组织的主要原料，也不是体内的能量来源，但它们却在机体物质和能量代谢过程中起着重要作用。维生素一般是存在于天然食物中，大多数的维生素在机体内不能合成，虽然需要量很小，但必须由食物提供；少部分的维生素，如维生素B3和维生素D可由机体合成；维生素K和生物素可由肠道细菌合成，但合成的量并不能完全满足机体的需要，因而不能替代从食物中获得这些维生素。按发现顺序，以英文字母命名，如维生素A、B、C等；按生理功能，如抗坏血酸、抗干眼病因子等；按化学结构，如视黄醇、硫胺素和核黄素等。命名分类脂溶性维生素：维生素A、D、E、K水溶性维生素：B族维生素（维生素B1、B2、PP、B6、叶酸、B12、泛酸、生物素等）和维生素C脂溶性维生素特点在食物中常与脂类共存，其吸收与肠道中脂类密切相关；易储存于体内，而不易排出体外（除维生素K外）；摄取过多，易在体内蓄积而导致毒性作用；摄入过少，可缓慢地出现缺乏症状。水溶性维生素特点体内仅有少量储存，较易自尿中排出（维生素B12例外）；大多数以辅酶形式参与机体物质代谢；体内没有非功能性的单纯储存形式，当机体饱和后，摄入的维生素从尿中排出；反之，若组织中的维生素耗竭，则给予的维生素将大量被组织摄取利用，故从尿中排出量减少；一般无毒性，但过量摄入时也可能出现毒性；摄入过少，可较快出现缺乏症状。维生素缺乏的原因摄入不足吸收利用降低需要量相对增高维生素缺乏的分类按缺乏原因：原发性、继发性维生素缺乏按缺乏程度：临床、亚临床维生素缺乏二、维生素A概念维生素A类是指含有视黄醇（retinol）结构，并具有其生物活性的一大类物质，包括已形成的维生素A（preformedvitaminA）和维生素A原（provitaminA）以及其代谢产物。活性形式视黄醇（retinol）视黄醛（retinal）视黄酸（retinoicacid）维生素A原可在小肠和肝细胞内转变成视黄醇和视黄醛的类胡萝卜素称为维生素A原。如α-胡萝卜素（α-carotene）、β-胡萝卜素（β-carotene）、-胡萝卜素（-carotene）等，其中最重要的为β-胡萝卜素。吸收与代谢图1类胡萝卜素和维生素A在小肠的吸收过程吸收与代谢图2维生素A在肝脏的代谢、血浆的转运和靶组织的摄取生理功能视觉（构成视觉细胞内感光物质的成分）细胞生长和分化维护上皮组织细胞的健康免疫功能抗氧化抑制肿瘤生长缺乏的危害暗适应能力下降（最早症状），严重者可致夜盲症；干眼病，进一步发展可致失明；引起机体不同组织上皮干燥、增生及角化，以至出现各种症状（如皮脂腺及汗腺角化，出现皮肤干燥，毛囊角化过度，毛囊丘疹与毛发脱落），食欲降低，易感染；血红蛋白合成代谢障碍，免疫功能低下，儿童生长发育迟缓等。过量的危害急性毒性：早期症状为恶心、呕吐、头痛、眩晕、视觉模糊、肌肉失调、婴儿囟门突起。当剂量更大时，可出现嗜睡、厌食、少动、反复呕吐，甚至致命；慢性毒性：头痛、食欲降低、脱发、肝大、长骨末端外周部分疼痛、肌肉疼痛和僵硬、皮肤干燥搔痒、复视、出血、呕吐和昏迷等；流产、致畸性机体营养状况评价 营养状况可分为五类：缺乏、较少（边缘状态）、充足、过多和中毒。 应根据生化指标、临床表现，结合生理情况、膳食摄入情况综合予以判定。参考摄入量单位：视黄醇当量（retinalequivalents,RE）换算及公式：膳食或食物中总视黄醇当量(μgRE)=视黄醇(μg)+β-胡萝卜素(μg)×0.167+其他维生素A原(μg)×0.084参考摄入量RNI：男性为800μgRE/d女性为700μgRE/dUL：成人为3000μgRE/d孕妇为2400μgRE/d食物来源最好的来源是各种动物肝脏、鱼肝油、鱼卵、全奶、奶油、禽蛋等；富含类胡萝卜素的深绿色或红黄色的蔬菜和水果。三、维生素D概念维生素D类是指含环戊氢烯菲环结构、并具有钙化醇生物活性的一大类物质，以维生素D2（ergocalciferol,麦角钙化醇）及维生素D3（cholecalciferol,胆钙化醇）最为常见。主要分类维生素D2：是由酵母菌或麦角中的麦角固醇（ergosterol）经日光或紫外光照射后形成的产物，并且能被人体吸收；维生素D3：是由储存于皮下的胆固醇的衍生物7-脱氢胆固醇，在紫外光照射下转变而成。吸收与代谢食物中的维生素D与其他脂溶性物质一起形成胶团被动吸收入小肠黏膜细胞，经淋巴系统进入血液；在血液中由维生素D结合蛋白（DBP）携带运输；维生素D3（或D2）在肝、肾中依次经两次羟化作用，分别生成25-(OH)-D、1,25-(OH)2-D或24,25-(OH)2-D；1,25-(OH)2-D合成后，由肾脏释放入血，并运输至各个靶器官，产生生物学效应。生理功能促进小肠对钙吸收的转运促进肾小管对钙、磷的重吸收对骨细胞呈现多种作用通过维生素D内分泌系统调节血钙平衡参与机体多种功能的调节缺乏症佝偻病骨质软化症骨质疏松症手足痉挛症过多症食欲不振、体重减轻、恶心、呕吐、腹泻、头痛、多尿、烦渴、发热，血清钙磷增高，以至发展成动脉、心肌、肺、肾、气管等软组织转移性钙化和肾结石，严重的维生素D中毒可导致死亡。参考摄入量钙、磷供给量充足的条件下，儿童、少年、孕妇、乳母、老人维生素D的RNI为每人每天10μg，成人为5μg；UL为50μg。鉴于目前大量的低维生素D水平与慢病相关的报道，越来越多的专家呼吁提高维生素D的RNI和UL。食物来源主要存在于海水鱼（如沙丁鱼）、肝、蛋黄等动物性食品及鱼肝油制剂中；人奶和牛奶是维生素D较差的来源；蔬菜、谷类及其制品和水果含少量或不含。四、维生素E概念维生素E类是指含苯并二氢吡喃结构、具有α-生育酚生物活性的一类物质。分类生育酚（tocopherols,T）：α-T、β-T、γ-T、δ-T生育三烯酚（tocotrienols,TT）:α-TT、β-TT、γ-TT、δ-TT吸收与代谢生育酚在食物中可以以游离的形式存在，而生育三烯酚则以酯化的形式存在，它必须经胰酯酶和肠黏膜酯酶水解，然后才被吸收。游离的生育酚或生育三烯酚，在胆汁的作用下以胶团的形式被动扩散吸收，后掺入乳糜微粒，经淋巴导管进入血液循环。吸收率一般在20%～50%左右，最高可达80%。随着维生素E的摄入量增加，吸收率降低。吸收与代谢维生素E主要由LDL运输，在保护LDL免遭氧化损伤方面起重要的作用。由于维生素E溶于脂质并主要由脂蛋白转运，所以血浆维生素E浓度与血浆总脂浓度呈正相关。生理功能抗氧化预防衰老与动物的生殖功能和精子生成有关调节血小板的黏附力和聚集抑制体内胆固醇合成限速酶抑制肿瘤细胞的生长和增殖等缺乏与过量 维生素E缺乏在人类较为少见 在脂溶性维生素中,维生素E的毒性也相对较小参考摄入量我国现行成人的维生素E适宜摄入量是每天14mg总生育酚。有建议对推荐的维生素E摄入量需要考虑膳食能量的摄入或膳食多不饱和脂肪酸的摄入量。食物来源自然界中分布甚广；含量丰富的食品有植物油、麦胚、硬果、种子类、豆类及其他谷类；蛋类、肉类、鱼类、水果及蔬菜中含量甚少；有些油制品中含γ-生育酚多于α-生育酚。五、维生素B1维生素Bl也称硫胺素（thiamin）、抗脚气病因子和抗神经炎因子。纯品为白色粉末状结晶，易溶于水，微溶于乙醇。酸性环境下较稳定，中性和碱性环境中不稳定。理化性质维生素B1在空肠和回肠吸收，浓度高时由被动扩散吸收，浓度低时主要由主动转运系统吸收。在肝脏代谢，代谢产物主要由肾脏随尿排出体外，排出量与摄入量有关。吸收与代谢1.辅酶功能TPP是硫胺素主要的辅酶形式，在体内参与两个重要的反应，即α-酮酸的氧化脱羧反应和磷酸戊糖途径的转酮醇反应。2.非辅酶功能维生素B1缺乏时可影响某些神经递质的合成和代谢。生理功能维生素B1缺乏症又称脚气病1.成人脚气病2.婴儿脚气病维生素B1一般不会引起过量中毒缺乏与过量尿负荷试验尿中维生素B1和肌酐含量比值红细胞转酮醇酶活性系数或TPP效应机体营养状况评价成年男性RNI为1.4mg/d，女性为1.3mg/d，UL为50mg/d维生素B1广泛存在于天然食物中，含量丰富的食物有：谷类、豆类及干果类。动物内脏（肝、心、肾）、瘦肉、禽蛋中含量也较多。参考摄入量及食物来源六、维生素B2维生素B2又称核黄素（riboflavin），是具有一个核糖醇侧链的异咯嗪类衍生物。黄色粉末状结晶，味苦，熔点高；水溶性较低；酸性及中性环境中对热稳定，碱性环境中易被热和紫外线破坏；有游离及结合两种形式，游离状态易发生光裂解，结合状态较稳定。理化性质维生素B2主要在胃肠道上部吸收，是一个主动转运过程，需要Na+和ATP参与。体内多余的维生素B2主要随尿液排出，未被吸收的维生素B2随粪便排出，汗液亦可排出少量维生素B2。吸收与代谢维生素B2以FMN和FAD辅酶形式参与许多代谢的氧化还原反应。1.参与体内生物氧化与能量代谢酶功能2.参与维生素B6和烟酸的代谢3.其他生理功能生理功能维生素B2缺乏主要的临床表现为眼、口腔和皮肤的炎症反应。眼：睑缘炎、羞明、视物模糊和流泪等。口腔：口角炎、唇炎、舌炎、地图舌。皮肤：脂溢性皮炎。维生素B2一般不会引起过量中毒。缺乏与过量1.红细胞谷胱甘肽还原酶活性系数2.尿负荷试验机体营养状况评价成年男性RNI为1.4mg/d，女性为1.2mg/d，婴儿、儿童及孕妇、乳母的供给量应适当增加。维生素B2广泛存在于动植物食品中，动物性食品较植物性食品含量高。动物肝脏、肾脏、心脏、乳汁及蛋类含量尤为丰富；植物性食品以绿色蔬菜、豆类含量较高，而谷类含量较少。参考摄入量及食物来源七、烟酸烟酸（niacin，nicotinicacid）又称维生素B3、尼克酸、维生素PP、抗癞皮病因子。烟酸可转变成烟酰胺。理化性质烟酸主要以辅酶I（NAD）和辅酶II（NADP）的形式存在。色氨酸可转化成烟酸。吸收与代谢1.参与体内物质和能量代谢2.与核酸的合成有关3.降低血胆固醇水平4.葡萄糖耐量因子的组成成分生理功能烟酸缺乏症——癞皮病。其典型症状是皮炎(dermatitis)、腹泻(diarrhea)和痴呆(dementia)，即所谓“三D”症状。烟酸缺乏常与维生素Bl、B2缺乏同时存在。过量摄入烟酸的副作用主要表现为皮肤发红、眼部不适、恶心、呕吐、高尿酸血症和糖耐量异常等。缺乏与过量1.尿中2-吡啶酮/N-甲基烟酰胺的比值2.尿负荷试验3.N-甲基烟酰胺与肌酐比值4.红细胞NAD含量机体营养状况评价烟酸当量(mgNE)=烟酸(mg)＋1/60色氨酸(mg)成年男性RNI为14mgNE/d，女性为13mgNE/d，UL为35mgNE/d烟酸广泛存在于各种动植物性食物中。植物性食物中存在的主要是烟酸，动物性食物中存在的主要是烟酰胺。参考摄入量及食物来源八、泛酸泛酸（pantothenicacid）又称维生素B5，遍多酸。泛酸是黄色的黏稠油状物，易溶于水，溶于有机溶剂，对酸、碱和热不稳定。理化性质膳食中的泛酸大多以辅酶A（CoA）或酰基载体蛋白（acylcarrierprotein，ACP）形式存在，在肠内降解为泛酸而被吸收。吸收与代谢构成辅酶A和酰基载体蛋白辅酶A参与三大能量营养素代谢酰基载体蛋白参与脂肪酸的合成生理功能缺乏病相当罕见泛酸缺乏会导致机体代谢受损，包括脂肪合成减少和能量产生不足。泛酸毒性很低缺乏与过量依据尿排出量及血中泛酸含量正常膳食的成年人，尿中泛酸排出量约2~7mg/d，若排出量<lmg/d，一般认为泛酸缺乏或不足。正常全血泛酸浓度为2mg/L左右，如浓度<lmg/L，为泛酸摄入不足或缺乏。机体营养状况评价成人AI为5.0mg/d，孕妇为6.0mg/d，乳母为7.0mg/d。来源最丰富的食品是肉类（心、肝、肾特别丰富）、蘑菇、鸡蛋和坚果类；其次为大豆粉和小麦粉；精制食物及蔬菜与水果中含量相对较少。参考摄入量及食物来源九、维生素B6吡哆醇（pytridoxine，PN）吡哆醛（pyridoxal，PL）吡哆胺（pyridoxamine，PM）易溶于水及乙醇，微溶于有机溶剂，在空气和酸性条件下稳定，在碱性条件下易被破坏，各种形式对光均较敏感。理化性质通过被动扩散形式在空肠和回肠吸收，经磷酸化成PLP和PMP。组织中维生素B6以PLP形式与多种蛋白结合、蓄积和贮存，主要贮存于肌肉组织。通过吡哆醇激酶转化为各自的磷酸化形式，并参与多种酶的反应，主要从尿中排出，少量从粪便排泄。吸收与代谢参与氨基酸代谢参与脂肪的代谢促进体内烟酸合成参与造血促进体内抗体的合成可促进维生素B12、铁和锌的吸收参与神经系统中许多酶促反应生理功能缺乏可致眼、鼻与口腔周围皮肤脂溢性皮炎，并可扩展至面部、前额、耳后、阴囊及会阴等处。临床症状：口炎，唇干裂，舌炎，神经精神症状，免疫功能受损，高半胱氨酸血症和黄尿酸血症，偶见低色素小细胞性贫血。对幼儿的影响更明显。缺乏与过量维生素B6的毒性相对较低，经食物来源摄入大量维生素B6没有不良反应，服用大剂量维生素B6达到500mg/d时可引起严重不良反应，可出现神经毒性和光敏感性反应。缺乏与过量1.色氨酸负荷试验2.血浆PLP含量3.尿中4-吡哆酸含量其他指标还有红细胞转氨酶指数，如谷草转氨酶指数、谷丙转氨酶指数以及血浆同型半胱氨酸含量等。机体营养状况评价AI成人为1.2mg/d。妊娠、哺乳期、口服避孕药或用异烟肼治疗结核时，维生素B6需增加。白色肉类（如鸡肉和鱼肉），肝脏、豆类、坚果类和蛋黄等含量丰富。水果、蔬菜中维生素B6含量也较多，其中香蕉、卷心菜、菠菜的含量丰富。参考摄入量及食物来源十、生物素生物素（biotin）是由一个脲基环和一个带有戊酸侧链的噻吩环组成。生物素为无色无味的针状结晶，能溶于热水和乙醇，但不溶于有机溶剂。对热稳定，一般烹调损失不大，强碱和氧化剂可使其受到破坏。理化性质生物素吸收的主要部位是小肠的近端。抗生物素蛋白（avidin）是生蛋清中的一种糖蛋白，它能与生物素结合，使其不能在肠道中吸收，但加热处理后抗生物素蛋白被破坏，生物素能重新被利用。胃酸缺乏者可使生物素吸收减少。生物素主要经尿排出。吸收与代谢许多羧化酶的辅酶，在碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸的代谢过程中发挥重要作用。参与胰淀粉酶和其他消化酶的合成，与食物的消化过程密切相关。生理功能生物素的缺乏主要有以下原因：饮食习惯为生吃或开水冲吃鸡蛋长期服用抗生素长期使用全静脉营养而忽略在输液中加入生物素长期服用苯妥因、苯巴比妥等抗惊厥药物缺乏与过量生物素缺乏临床表现口腔周围皮炎、结膜炎、脱毛、舌乳头萎缩、黏膜变灰、皮肤干燥、麻木、精神沮丧、疲劳、肌肉痛，甚至出现共济失调等症状。生物素缺乏脸：头发稀少、发色变浅，个别严重者，可在3～6个月内眉毛、睫毛、头发都脱光。缺乏与过量可通过测定血、尿生物素含量，血浆奇数碳脂肪酸浓度及尿中有关代谢产物排出量来评价。机体营养状况评价生物素成人AI值为30µg/d。生物素广泛存在于天然食物中，含量相对丰富的食物有：肝、肾、大豆粉、奶类、鸡蛋（蛋黄）等。参考摄入量及食物来源十一、叶酸叶酸（folicacid）也称为维生素B9、Bc和维生素M，其化学名称是蝶酰谷氨酸。叶酸为淡黄色结晶状粉末，不溶于冷水，稍溶于热水，其钠盐易溶于水，不溶于酒精、乙醚及其他有机溶剂。在水中易被光破坏，在酸性溶液中不稳定，在中性和碱性溶液中对热稳定。理化性质叶酸在肠道的转运是由载体介导的主动转运过程，并受pH、能量等因素影响，以单谷氨酸盐形式大量摄入时以简单扩散为主。叶酸可经胆汁、粪便和尿液排泄，少量可随汗与唾液排出，排泄量与血浆浓度呈正比。成人叶酸的丢失量平均为60µg/d。吸收与代谢只有四氢叶酸具有生理功能。作为一碳单位的载体参与代谢。生理功能叶酸缺乏表现：1.巨幼红细胞贫血2.对孕妇和胎儿的影响3.高同型半胱氨酸血症4.叶酸与某些癌症大剂量服用叶酸可产生副作用。缺乏与过量1.血清和红细胞叶酸含量2.血浆同型半胱氨酸含量3.组氨酸负荷试验机体营养状况评价叶酸当量(µgDEF)=膳食叶酸(µg)+1.7×叶酸补充剂(µg)成人叶酸的RNI为400µgDEF/d，妊娠、哺乳及婴儿需相应增加，UL为1000µgDFE/d。叶酸广泛存在于动植物食品中，其良好的食物来源有肝脏、肾脏、蛋、梨、蚕豆、芹菜、花椰菜、莴苣、柑橘、香蕉及其他坚果类。参考摄入量及食物来源十二、维生素B12含金属元素钴，又称钴胺素（cobalamin）。红色结晶体，熔点甚高，无臭无味，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿、丙酮和乙醚，结构性质相当稳定，在中性溶液中耐热，在强酸、强碱环境中易被破坏，日光、氧化剂和还原剂均能使其破坏。理化性质吸收率因年龄增长、维生素B6缺乏、铁缺乏和甲状腺机能减退而下降，妊娠期吸收率会升高。患胃炎、服用抗惊厥药和抗生素会影响维生素B12的吸收。体内贮存约2～3mg，贮存在肝脏。由肝脏通过胆汁排出的维生素B12大部分可被重新吸收。吸收与代谢以两种辅酶形式参与体内生化反应；作为蛋氨酸合成酶的辅酶同型半胱氨酸甲基化转变为蛋氨酸；作为甲基丙二酰辅酶A异构酶的辅酶参与甲基丙二酸-琥珀酸的异构化反应。生理功能缺乏：1.巨幼红细胞贫血2.神经系统损害3.高同型半胱氨酸血症 维生素B12毒性相对较低。缺乏与过量1.血清维生素B12浓度2.血清全转钴胺素Ⅱ（holoTcⅡ）3.血清全结合咕啉4.血清同型半胱氨酸及甲基丙二酸机体营养状况评价联合国粮农组织与WHO的推荐量为：成人2.0µg/d，孕妇、乳母3.0µg/d。我国AI：成人2.4µg/d。膳食中维生素B12来源于动物食品，肉类、动物内脏、鱼、禽及蛋类，乳及乳制品含量较少。植物性食品基本上不含维生素B12。参考摄入量及食物来源十三、维生素CL-型和D-型两种，D型无生物活性。无色无味的片状晶体，易溶于水，稍溶于丙酮与低级醇类，不溶于脂溶性溶剂，结晶维生素C稳定，其水溶液极易氧化，遇空气、热、光和碱性物质，特别是当氧化酶及微量铜、铁等重金属离子存在时，可促进其氧化进程。理化性质通过扩散或主动转运形式由肠道吸收进入血液循环。胃酸缺乏时，维生素C的吸收减少。主要随尿排出，其次为汗和粪便。尿中排出量与体内贮存量、摄入量和肾功能有关。一般情况下，血浆维生素C含量与尿排出量有密切联系。吸收与代谢1.抗氧化作用2.作为羟化过程底物和酶的辅助因子3.改善铁、钙和叶酸的利用4.促进类固醇的代谢5.清除自由基6.参与合成神经递质7.其他作用生理功能缺乏：1.前驱症状2.出血3.牙龈炎4.骨质疏松缺乏与过量过量：维生素C毒性很低。但是一次口服2～8g时可能会出现腹泻、腹胀；患有结石的病人，摄入量过多时可能增加尿中草酸盐的排泄，增加尿路结石的危险。缺乏与过量1.尿负荷试验2.血浆中维生素C含量测定3.白细胞中维生素C浓度机体营养状况评价RNI值为100mg/d，UL值为1000mg/d。特殊人群维生素C主要来源为新鲜蔬菜和水果，一般是叶菜类含量比根茎类多，酸味水果比无酸味水果含量多。参考摄入量及食物来源谢谢！